CN101916464A - 基于Zigbee技术的门禁管理方法及装置 - Google Patents

基于Zigbee技术的门禁管理方法及装置 Download PDF

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许立腾
徐向民
杨劼学
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Abstract

本发明公开了一种基于Zigbee技术的门禁管理方法和装置，其方法是门禁Zigbee终端节点将从射频卡处得到的门禁信息通过无线方式传送至门禁Zigbee网络协调器节点；然后门禁计算机管理装置对所述门禁Zigbee网络协调器节点通过有线通信模块传送的门禁信息进行处理得到控制信号，最后所述门禁Zigbee网络协调器节点将控制信号通过无线方式传送至门禁Zigbee终端节点，由门禁Zigbee终端节点执行门禁操作。其装置包括射频卡、门禁Zigbee终端节点、门禁Zigbee网络协调器节点和门禁计算机管理装置。本发明具有低功耗、低成本、高安全性、低复杂度、网络结构简单等特点。

Description

基于Zigbee技术的门禁管理方法及装置
技术领域
本发明涉及一种门禁管理***，尤其是一种基于Zigbee技术的门禁管理方法及装置。
背景技术
门禁管理***是新型现代化安全管理***，是解决重要部门出入口实现安全防范管理的有效措施，现已广泛应用于办公楼、住宅小区、酒店、银行等场所。当前的门禁管理***主要采用有线网络技术，即采用TCP/IP或者RS485通讯方式组建门禁有线网络，这种组网方式需要进行大量的线路设计施工，周期长且成本高，一旦安装好就不能方便地更换管理中心的位置，并且网络一旦形成便很难添加新的门禁设备，十分不利于后期的维护与扩展工作。
随着近年来无线技术的发展，无线网络技术凭借其低成本、易扩展等特点已经在门禁管理***中逐渐取代有线网络技术。申请号为“200310117558.X”的中国发明专利公开了一种无线门禁控制***，其包括有门禁主控制装置、无线信号传输装置、控制终端，其中门禁主控制装置与无线信号传输装置之间通过电连接进行信号的传送，控制终端与无线信号传输装置通过彼此设有的无线信号收发装置进行控制信号的传送。发明采用GPRS/短信组网技术和数据加密技术来提高其可靠性和安全性。这种方法虽然具有结构合理、功能强大、使用方便的特点，但是其功耗高、成本高的缺点也制约了其推广使用。相对于此技术以及其它无线网络技术，Zigbee技术具有如下的优点：低功耗、可靠数据传输、低成本、短时延、节点通信设置易于配置、网络容量大、安全性高、全球通用性和完好的开放性等，目前已广泛应用于工业监控、传感器网络、家庭监控、安全***等领域。
因此，如何将Zigbee无线网络技术应用于门禁管理***成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种低功耗、低成本的基于Zigbee技术的门禁管理方法及装置。
本发明提供了一种基于Zigbee技术的门禁管理方法，首先，门禁Zigbee终端节点将从射频卡处得到的门禁信息通过无线方式传送至门禁Zigbee网络协调器节点，然后所述门禁计算机管理装置对门禁Zigbee网络协调器节点通过有线通信模块传送的门禁信息进行处理得到控制信号，最后所述门禁Zigbee网络协调器节点将控制信号通过无线方式传送至门禁Zigbee终端节点，由门禁Zigbee终端节点执行门禁操作。
具体包括以下步骤：
(1)门禁信息读取：门禁Zigbee终端节点中的射频接口模块通过无线方式从射频卡中读取门禁信息，例如公司代码信息、***信息等，然后将门禁信息传送至门禁Zigbee终端节点中的Zigbee芯片模块。
(2)门禁信息传送：门禁Zigbee终端节点中的Zigbee芯片模块通过无线方式将门禁信息传送至门禁Zigbee网络协调器节点中的Zigbee芯片模块，然后该Zigbee芯片模块通过门禁Zigbee网络协调器节点中的接口模块传送至门禁计算机管理装置。
(3)计算机控制：门禁计算机管理装置对传送来的门禁信息与自身数据库中的相应内容进行匹配，判断传送来的门禁信息是否已经存在于门禁计算机自身数据库中，即是否为已经注册的合法信息。如果是，则发出开门控制信号等；如果否，则发出不开门控制信号、警告控制信号等。
(4)控制信号传送：门禁Zigbee网络协调器节点中的接口模块接收到门禁计算机管理装置传送来的控制信号后，将该控制信号通过门禁Zigbee网络协调器节点中的Zigbee芯片模块以无线方式传送至门禁Zigbee终端节点中的Zigbee芯片模块。
(5)执行门禁操作：门禁Zigbee终端节点中的Zigbee芯片模块接收到控制信号后，根据接收到的各种控制信号执行相应门禁操作，如控制门开或不开，并控制门禁Zigbee终端节点中的交互模块显示相应内容，如门禁提示语、进入时间、***信息等。
所述步骤(1)中，在门禁Zigbee传感器节点中的射频接口模块通过射频卡读取门禁信息的同时，从交互模块输入门禁信息，然后将两部分信息传送至Zigbee芯片模块。
本发明还提供一种实施上述方法的基于Zigbee技术的门禁管理装置，包括射频卡、门禁Zigbee终端节点、门禁Zigbee网络协调器节点和门禁计算机管理装置；射频卡与门禁Zigbee终端节点通过无线方式相连；门禁Zigbee终端节点与门禁Zigbee网络协调器节点通过无线方式相连；门禁Zigbee网络协调器节点和门禁计算机管理装置通过接口模块相连。
所述门禁Zigbee终端节点包括Zigbee芯片模块、射频接口模块、交互模块以及供电模块，Zigbee芯片模块与射频接口模块之间、Zigbee芯片模块与交互模块之间、供电模块与各模块之间通过电路连接。
所述门禁Zigbee网络协调器节点包括Zigbee芯片模块、接口模块以及供电模块，Zigbee芯片模块和接口模块之间、供电模块和各模块之间通过电路连接。
所述门禁Zigbee网络协调器节点和门禁计算机管理装置通过RS232通信方式完成门禁信息或控制信号的传送。
所述门禁管理***中ZigBee网络拓扑结构采用星型网络结构，只有一个网络协调器节点，用并行方式传送信息。
所述门禁Zigbee终端节点中设有用于对Zigbee芯片模块、射频接口模块、交互模块供电的供电模块。
所述门禁Zigbee网络协调器节点中设有用于对Zigbee芯片模块、接口模块供电的供电模块。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1、一种基于Zigbee技术的门禁管理***相对于有线门禁***，具有施工成本低、时间短且扩展网络结构以及添加新的门禁装置简单便捷的特点。
2、本发明中Zigbee芯片模块自身集成射频前端、内存、微控制器以及128位的AES硬件加密模块，相比其它无线门禁***，具有高安全性、低复杂度的特点。
3、本发明中由于Zigbee技术具有低功耗、可靠数据传输、低成本、短时延、节点通信设置易于配置、网络容量大、安全性高、全球通用性和完好的开放性等优点，尤其适用于工业监控、传感器网络、家庭监控、安全***等领域。
4、本发明中采用ZigBee网络拓扑结构中的星型网络结构，相比其它无线网络，结构简单且无需大量协调器节点，实现方便且成本较低。
附图说明
图1是本发明在实施例1的原理框图；
图2为本发明的网络结构示意图；
图3为本发明中Zigbee芯片模块的原理图；
图4为本发明中射频接口模块的原理图；
图5是本发明在实施例2的原理框图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
如图1所示，一种基于Zigbee技术的门禁管理装置，包括射频卡104、门禁Zigbee终端节点103、门禁Zigbee网络协调器节点102和门禁计算机管理装置101；所述射频卡104与门禁Zigbee终端节点103通过无线方式相连；门禁Zigbee终端节点103与门禁Zigbee网络协调器节点102通过无线方式相连；门禁Zigbee网络协调器节点102和门禁计算机管理装置101通过接口模块202相连。
所述门禁Zigbee终端节点103包括Zigbee芯片模块204、射频接口模块205、交互模块206以及供电模块207，Zigbee芯片模块204与射频接口模块205之间、Zigbee芯片模块204与交互模块206之间、供电模块207与各模块之间通过电路连接。
所述门禁Zigbee网络协调器节点102包括Zigbee芯片模块201、接口模块202以及供电模块203，Zigbee芯片模块201和接口模块202之间、供电模块203和各模块之间通过电路连接。
所述门禁Zigbee网络协调器节点102和门禁计算机管理装置101通过RS232通信方式完成门禁信息或控制信号的传送。
所述门禁Zigbee终端节点103中设有用于对Zigbee芯片模块204、射频接口模块205、交互模块206供电的供电模块207。
所述门禁Zigbee网络协调器节点102中设有用于对Zigbee芯片模块201、接口模块202供电的供电模块203。
如图2所示，所述门禁管理***中ZigBee网络拓扑结构采用星型网络结构，只有一个网络协调器节点，用并行方式传送信息。
所述Zigbee芯片模块的原理图如图3所示，模块包括有U1、非平衡天线、晶振、电感、电容、电阻、按键。本实施例中，U1使用符合Zigbee技术的2.4GHz射频***单芯片CC2430。芯片CC2430上整合了Zigbee射频前端、内存、微控制器以及128位的AES硬件加密，仅需要很少的***部件配合就能实现门禁信号的收发功能以及门禁装置的基本功能，相比其它无线网络，结构简单且安全性极高。
非平衡天线与U1的32、33、34脚连接，并与电感L1、L2、L3以及电容C2、C63连接，实现无线信号的收发。晶振X1与U1的19、21脚连接，并与电容C191、C211连接，实现为无线信号收发提供32M的精准频率。晶振Y5与U1的43、44脚连接，并与电容C431、C441连接，实现为U1工作提供32.768K的精准频率。R221、R261为偏置电阻，与U1的22、26脚连接，为32M晶振提供合适的工作电流。电阻R406、电容C678以及按键S4与U1的10脚连接，共同实现U1的复位功能。电容C71、C411与U1的7、20、41、47脚连接，C421与U1的42脚连接，C11、C101、C371与U1的25、27-31、35-40脚连接，C241与U1的24脚连接，C231与U1的23脚连接，实现滤波功能。
所述射频接口模块205的原理图如图4所示，模块包括U2、U3、晶振、电感、电阻、电容。本实施例中，U2使用射频接口芯片MF RC531，U3使用译码器74HC138。因为U1没有ALE信号，所以U2选用专用地址接法，为了使芯片U1能够与U2之间实现快速数据交换，则需要按总线方式来连接U1与U2。具体连接方式如下：U2的ALE引脚21脚通过电阻R13接高电平VCC，U1的8位总线P0.0～P0.7与U2的D0～D7连接，即U1的11-18脚与U2的13-20脚连接，U1的P1.3～P1.5经U3译码产生高位地址形成U2的片选nCS，即U1的2-5脚与U3的1-4脚连接，U3的15脚与U2的9脚连接，U1的P1.0～P1.2作为U2的地址线以选择各页寄存器，即U1的9、8、6脚与U2的22、23、24脚连接。
U2的5、8、3、4、27、7、29、30脚与图示中的电感、电容、电阻连接，实现与射频卡之间的无线信号收发功能。晶振X3与U2的1、32脚连接，并与电容C6、C7连接，实现为无线信号收发提供13.56M的精准频率。电容C4、C5与U2的6、25、26脚连接，实现滤波功能。
结合图1装置详细说明一种基于Zigbee技术的门禁管理方法，首先，门禁Zigbee终端节点103将从射频卡104处得到的门禁信息通过无线方式传送至门禁Zigbee网络协调器节点102，然后所述门禁计算机管理装置101对门禁Zigbee网络协调器节点102通过有线通信模块传送的门禁信息进行处理得到控制信号，最后所述门禁Zigbee网络协调器节点102将控制信号通过无线方式传送至门禁Zigbee终端节点103，由门禁Zigbee终端节点103执行门禁操作。
具体包括以下步骤：
(1)门禁信息读取：门禁Zigbee终端节点103中的射频接口模块205通过无线方式从射频卡104中读取门禁信息，例如公司代码信息、***信息等，然后将门禁信息传送至门禁Zigbee终端节点103中的Zigbee芯片模块204。
(2)门禁信息传送：门禁Zigbee终端节点103中的Zigbee芯片模块204通过无线方式将门禁信息传送至门禁Zigbee网络协调器节点102中的Zigbee芯片模块201，然后该Zigbee芯片模块201通过门禁Zigbee网络协调器节点102中的接口模块202传送至门禁计算机管理装置101。
(3)计算机控制：门禁计算机管理装置101对传送来的门禁信息与自身数据库中的相应内容进行匹配，判断传送来的门禁信息是否已经存在于门禁计算机自身数据库中，即是否为已经注册的合法信息。如果是，则发出开门控制信号等；如果否，则发出不开门控制信号、警告控制信号等。
(4)控制信号传送：门禁Zigbee网络协调器节点102中的接口模块202接收到门禁计算机管理装置101传送来的控制信号后，将该控制信号通过门禁Zigbee网络协调器节点102中的Zigbee芯片模块201以无线方式传送至门禁Zigbee终端节点103中的Zigbee芯片模块204。
(5)执行门禁操作：门禁Zigbee终端节点103中的Zigbee芯片模块204接收到控制信号后，根据接收到的各种控制信号执行相应门禁操作，如控制门开或不开，并控制门禁Zigbee终端节点103中的交互模块206显示相应内容，如门禁提示语、进入时间、***信息等。
所述门禁Zigbee终端节点103中有供电模块207，用于Zigbee芯片模块204、射频接口模块205、交互模块206的供电。
所述门禁Zigbee网络协调器节点102中有供电模块203，用于Zigbee芯片模块201、接口模块202的供电。
实施例2
本实施例除下述特征外其他结构同实施例1：如图5所示，在门禁Zigbee终端节点103中的交互模块208具有门禁密码输入功能，在门禁Zigbee终端节点103中的射频接口模块205通过射频卡104读取门禁信息的同时，从交互模块208输入门禁信息，然后将两部分信息传送至Zigbee芯片模块204。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于Zigbee技术的门禁管理方法，其特征在于步骤为：门禁Zigbee终端节点将从射频卡处得到的门禁信息通过无线方式传送至门禁Zigbee网络协调器节点；然后门禁计算机管理装置对所述门禁Zigbee网络协调器节点通过有线通信模块传送的门禁信息进行处理得到控制信号，最后所述门禁Zigbee网络协调器节点将控制信号通过无线方式传送至门禁Zigbee终端节点，由门禁Zigbee终端节点执行门禁操作。
2.根据权利要求1所述的基于Zigbee技术的门禁管理方法，其特征在于步骤具体如下：
(1)门禁信息读取：门禁Zigbee终端节点中的射频接口模块通过无线方式从射频卡中读取门禁信息，然后将门禁信息传送至门禁Zigbee终端节点中的Zigbee芯片模块；
(2)门禁信息传送：门禁Zigbee终端节点中的Zigbee芯片模块通过无线方式将门禁信息传送至门禁Zigbee网络协调器节点中的Zigbee芯片模块，然后该Zigbee芯片模块通过门禁Zigbee网络协调器节点中的接口模块传送至门禁计算机管理装置；
(3)计算机控制：门禁计算机管理装置对传送来的门禁信息与自身数据库中的相应内容进行匹配，判断传送来的门禁信息是否已经存在于门禁计算机自身数据库中，如果是，则发出开门控制信号；如果否，则发出不开门控制信号或警告控制信号；
(4)控制信号传送：门禁Zigbee网络协调器节点中的接口模块接收到门禁计算机管理装置传送来的控制信号后，将该控制信号通过门禁Zigbee网络协调器节点中的Zigbee芯片模块以无线方式传送至门禁Zigbee终端节点中的Zigbee芯片模块；
(5)执行门禁操作：门禁Zigbee终端节点中的Zigbee芯片模块接收到控制信号后，根据接收到的各种控制信号执行相应门禁操作，并控制门禁Zigbee终端节点中的交互模块显示相应内容。
3.根据权利要求2所述的基于Zigbee技术的门禁管理方法，其特征在于，所述步骤(1)中，在门禁Zigbee传感器节点中的射频接口模块通过射频卡读取门禁信息的同时，从交互模块输入门禁信息，然后将两部分信息传送至Zigbee芯片模块。
4.一种基于Zigbee技术的门禁管理装置，其特征在于，包括射频卡、门禁Zigbee终端节点、门禁Zigbee网络协调器节点和门禁计算机管理装置；射频卡与门禁Zigbee终端节点通过无线方式相连；门禁Zigbee终端节点与门禁Zigbee网络协调器节点通过无线方式相连；门禁Zigbee网络协调器节点和门禁计算机管理装置通过接口模块相连。
5.根据权利要求4所述的基于Zigbee技术的门禁管理装置，其特征在于，门禁Zigbee终端节点包括Zigbee芯片模块、射频接口模块、交互模块以及供电模块，Zigbee芯片模块与射频接口模块之间、Zigbee芯片模块与交互模块之间、供电模块与各模块之间通过电路连接。
6.根据权利要求4所述的基于Zigbee技术的门禁管理装置，其特征在于，所述门禁Zigbee网络协调器节点包括Zigbee芯片模块、接口模块以及供电模块，Zigbee芯片模块和接口模块之间、供电模块和各模块之间通过电路连接。
7.根据权利要求4所述的基于Zigbee技术的门禁管理装置，其特征在于，所述门禁Zigbee网络协调器节点和门禁计算机管理装置通过RS232通信方式完成门禁信息或控制信号的传送。
8.根据权利要求6所述的基于Zigbee技术的门禁管理装置，其特征在于，所述门禁管理***中ZigBee网络拓扑结构采用星型网络结构，只有一个网络协调器节点，用并行方式传送信息。
9.根据权利要求4或5所述的基于Zigbee技术的门禁管理装置，其特征在于，所述门禁Zigbee终端节点中设有用于对Zigbee芯片模块、射频接口模块、交互模块供电的供电模块。
10.根据权利要求4或6所述的基于Zigbee技术的门禁管理装置，其特征在于，所述门禁Zigbee网络协调器节点中设有用于对Zigbee芯片模块、接口模块供电的供电模块。
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